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DE102017128149A1 - Process and arrangement for the treatment of radioactive waste - Google Patents

Process and arrangement for the treatment of radioactive waste Download PDF

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DE102017128149A1
DE102017128149A1 DE102017128149.5A DE102017128149A DE102017128149A1 DE 102017128149 A1 DE102017128149 A1 DE 102017128149A1 DE 102017128149 A DE102017128149 A DE 102017128149A DE 102017128149 A1 DE102017128149 A1 DE 102017128149A1
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DE
Germany
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reaction space
water vapor
pyrolysis
radioactive waste
oxygen
Prior art date
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Pending
Application number
DE102017128149.5A
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German (de)
Inventor
Klaus Büttner
Georg Brähler
Rainer Slametschka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nukem Technologies Engineering Services GmbH
Original Assignee
Nukem Technologies Engineering Services GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority to RU2018141374A priority patent/RU2719289C1/en
Priority to JP2018221280A priority patent/JP6698796B2/en
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Aufbereitung von in einer Matrix eingelagerten radioaktiven Abfällen mittels Pyrolyse, umfassend die Verfahrensschritte Einbringen der sich in einer Aufnahme befindenden radioaktiven Abfälle in einen Reaktionsraum, in dem eine wasserdampfhaltige Atmosphäre einer Temperatur T mit T ≥ 200 °C eingestellt ist oder wird, Durchführung der Pyrolyse, Abführen von Gasen (Abgas) aus dem Reaktionsraum, Ausbringen der Aufnahmen aus dem Reaktionsraum, wobei ergänzend durchgeführt wird zumindest ein Verfahrensschritt aus der Gruppe Einleiten von Sauerstoff und/oder COin den Reaktionsraum während der Pyrolyse, in unterstöchiometrischer oder maximal stöchiometrische Menge, Einstellen von in den Reaktionsraum einzuleitendem Wasserdampf in Abhängigkeit von oxidierbarer Substanz in dem Abgas, Einstellen von in den Reaktionsraum einzuleitendem Sauerstoff und/oder COin Abhängigkeit von oxidierbarer Substanz in dem Abgas, Ausschalten der Pyrolyse in Abhängigkeit von in dem Abgas vorhandener oxidierbarer Substanz, gezieltes Einleiten von Wasserdampf und/oder Sauerstoff und/oder COin die radioaktiven Abfälle oder im Bereich von diesen, gezieltes Führen von Wasserdampf und/oder Sauerstoff und/oder COinnerhalb des Reaktionsraums.The invention relates to a method and an arrangement for the treatment of radioactive waste stored in a matrix by means of pyrolysis, comprising the steps of introducing the radioactive waste contained in a receptacle into a reaction space in which a water vapor-containing atmosphere of a temperature T with T ≥ 200 ° C is set or is, carrying out the pyrolysis, removal of gases (exhaust gas) from the reaction space, spreading the recordings from the reaction space, wherein additionally carried out at least one process step from the group introducing oxygen and / or COin the reaction space during pyrolysis , in stoichiometric or maximum stoichiometric amount, adjusting water vapor to be introduced into the reaction space as a function of oxidisable substance in the exhaust gas, adjusting oxygen to be introduced into the reaction space and / or CO.sub.i depending on oxidisable substance in the exhaust gas, Aus switching the pyrolysis depending on the oxidizable substance present in the exhaust gas, targeted introduction of water vapor and / or oxygen and / or CO in the radioactive waste or in the range of these, targeted routing of water vapor and / or oxygen and / or CO inside the reaction space.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung von in einer Matrix eingelagerten radioaktiven Abfällen. Auch bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zur Aufbereitung von in einer Matrix eingelagerten radioaktiven Abfällen.The invention relates to a method for the treatment of stored in a matrix radioactive waste. Also, the invention relates to an arrangement for the treatment of stored in a matrix radioactive waste.

In der Kerntechnik, wie in Kernkraftwerken oder sonstigen radioaktive Materialien benutzenden Arbeitsstätten, fallen anorganische und organische radioaktiv kontaminierte Abfälle an, die zu entsorgen sind. Hierzu gehören z.B. Ionenaustauscher, Verdampferkonzentrate, Schlamm, metallische Bauteile, Gummi, Kunststoff oder auch Bekleidungsstücke.In nuclear engineering, such as in nuclear power plants or other radioactive materials using workplaces, inorganic and organic radioactive contaminated waste to be disposed of. These include e.g. Ion exchangers, evaporator concentrates, sludge, metallic components, rubber, plastic or even clothing.

Zur Entsorgung entsprechender radioaktiv kontaminierter Abfälle werden diese üblicherweise in einen Behälter gegeben, in dem die radioaktiven Abfälle von einer Matrix umgeben, also in dieser eingebettet sind. Dabei ist man in der Vergangenheit davon ausgegangen, dass bei der Verwendung von Bitumen als Matrix eine problemlose Endlagerung erfolgen kann.For the disposal of corresponding radioactively contaminated waste these are usually placed in a container in which the radioactive waste surrounded by a matrix, that are embedded in this. It has been assumed in the past that when using bitumen as a matrix, a problem-free disposal can take place.

Es besteht auch die Möglichkeit, Abfälle und Bitumen extern zu vermischen, z.B. mit einem Extruder, und sodann in Fässern abzufüllen.It is also possible to mix waste and bitumen externally, e.g. with an extruder, and then fill in barrels.

Bitumen wird auch verwendet, wenn die Abfälle nicht in Fässern, sondern z.B. in Containern oder Kammern, sogenannten Compartments, gelagert werden.Bitumen is also used when the waste is not in barrels, but e.g. be stored in containers or chambers, so-called compartments.

Überprüfungen von Fässern haben nun ergeben, dass wider Erwarten Abfallstoffe durch Radiolyse zersetzt werden, so dass das dabei entstehende Gas dazu führt, dass in Folge Druckanstiegs Fässer ausbeulen und gegebenenfalls bersten können. Somit ist es erforderlich, dass entsprechend eingebettete radioaktive Abfälle aufbereitet werden. Hierzu ist es bekannt, eine Aufbereitung mittels Pyrolyse und Wasserdampf, einer sogenannten Hydropyrolyse durchzuführen, wodurch das Bitumen und die organischen Bestandteile sowie Nitrate in einem Ofen, also Reaktionsraum pyrolysiert, d.h. vergast werden, um sodann das Abgas einer Nachverbrennung zuzuführen.Checks on barrels have now shown that, contrary to expectations, waste products are decomposed by radiolysis, so that the resulting gas causes drums to bulge and possibly burst as a result of an increase in pressure. Thus, it is necessary that appropriately embedded radioactive waste be processed. For this purpose, it is known to carry out a treatment by means of pyrolysis and steam, a so-called hydropyrolysis, whereby the bitumen and the organic constituents and nitrates in an oven, so the reaction space pyrolyzed, i. be gasified to then supply the exhaust gas to an afterburner.

Bekannte Verfahren zeigen jedoch den Nachteil, dass eine entsprechende Hydropyrolyse relativ lange dauert, um das gesamte organische Einbettmaterial sowie die organischen Bestandteile der radioaktiven Abfälle zu entfernen.However, known methods have the disadvantage that a corresponding hydropyrolysis takes a relatively long time to remove the entire organic embedding material and the organic components of the radioactive waste.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Aufbereitung von in einer Matrix eingelagerten radioaktiven Abfällen mittels Pyrolyse, umfassend die Verfahrensschritte

  • - Einbringen der sich in einer Aufnahme befindenden radioaktiven Abfälle in einen Reaktionsraum, in dem eine wasserdampfhaltige Atmosphäre einer Temperatur T mit T ≥ 200 °C eingestellt ist oder wird,
  • - Durchführung der Pyrolyse,
  • - Abführen von Gasen (Abgas) aus dem Reaktionsraum,
  • - Ausbringen der Aufnahmen aus dem Reaktionsraum,
derart weiterzubilden, dass eine überaus effektive Pyrohydrolyse durchführbar ist.It is therefore the object of the present invention to provide a process for the treatment of radioactive waste stored in a matrix by means of pyrolysis, comprising the process steps
  • Introduction of the radioactive waste contained in a receptacle into a reaction space in which a steam-containing atmosphere of a temperature T with T ≥ 200 ° C. is or is set,
  • - implementation of pyrolysis,
  • Removing gases (exhaust gas) from the reaction space,
  • - applying the recordings from the reaction space,
in such a way that an extremely effective pyrohydrolysis is feasible.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass ergänzend zumindest ein Verfahrensschritt aus der Gruppe durchgeführt wird:

  • - Einleiten von Sauerstoff und/oder CO2 in den Reaktionsraum während der Pyrolyse vorzugsweise in unterstöchiometrischer, gegebenenfalls bis maximal stöchiometrischer Menge,
  • - Einstellen von in den Reaktionsraum einzuleitendem Wasserdampf in Abhängigkeit von oxidierbarer Substanz in dem Abgas,
  • - Einstellen von in den Reaktionsraum einzuleitendem Sauerstoff und/oder CO2 in Abhängigkeit von oxidierbarer Substanz in dem Abgas,
  • - Ausschalten der Pyrolyse in Abhängigkeit von in dem Abgas vorhandener oxidierbarer Substanz,
  • - gezieltes Einleiten von Wasserdampf und/oder Sauerstoff und/oder Kohlendioxid in die radioaktiven Abfälle oder im Bereich von diesen,
  • - gezieltes Führen von Wasserdampf und/oder Sauerstoff und/oder Kohlendioxid innerhalb des Reaktionsraums.
To solve the problem, it is proposed that at least one additional process step be carried out from the group:
  • Introducing oxygen and / or CO 2 into the reaction space during the pyrolysis, preferably in substoichiometric, optionally to a maximum stoichiometric amount,
  • Adjusting water vapor to be introduced into the reaction space as a function of oxidisable substance in the exhaust gas,
  • Adjusting oxygen and / or CO 2 to be introduced into the reaction space as a function of oxidisable substance in the exhaust gas,
  • Switching off pyrolysis as a function of oxidisable substance present in the exhaust gas,
  • targeted introduction of water vapor and / or oxygen and / or carbon dioxide into the radioactive waste or in the area of these,
  • - Targeted management of water vapor and / or oxygen and / or carbon dioxide within the reaction space.

Erfindungsgemäß sind eine oder mehrere zusätzliche Maßnahmen bei der Pyrohydrolyse vorgesehen, um sich verflüchtigende radioaktive Abfälle sowie organisches Einbettmaterial zu vergasen. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass Sauerstoff und/oder CO2 in den Reaktionsraum während der Pyrolyse eingeführt wird, wobei der Anteil von Sauerstoff vorzugsweise unterstöchiometrisch, gegebenenfalls bis maximal stöchiometrisch ist.According to the invention, one or more additional measures are provided in the pyrohydrolysis in order to gasify volatilizing radioactive waste and organic embedding material. It is provided in particular that oxygen and / or CO2 is introduced into the reaction space during pyrolysis, wherein the proportion of oxygen is preferably substoichiometric, optionally up to a maximum of stoichiometric.

Es besteht die Möglichkeit, dass der einzuleitende Wasserdampf, der eine Temperatur aufweisen sollte, die der im Reaktionsraum entspricht, in Abhängigkeit von oxidierbarer Substanz in dem Abgas (Pyrolysegas) eingestellt wird. Ein Regelprozess wird ermöglicht.There is the possibility that the water vapor to be introduced, which should have a temperature which corresponds to that in the reaction space, depending on oxidisable substance in the exhaust gas (pyrolysis gas) is adjusted. A rule process is enabled.

Eine entsprechende Regelung kann auch für den einzuleitenden Sauerstoff- und/oder CO2-Anteil erfolgen. A corresponding regulation can also be made for the oxygen and / or CO 2 fraction to be introduced.

Um eine Gefährdung insbesondere durch Explosion auszuschließen, kann auch oder alternativ vorgesehen sein, dass die Pyrolyse in Abhängigkeit von in dem Abgas vorhandener oxidierbarer Substanz ausgeschaltet wird.In order to exclude a risk, in particular by explosion, it may also or alternatively be provided that the pyrolysis is switched off as a function of oxidisable substance present in the exhaust gas.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der überhitzte Wasserdampf bzw. überhitzter Wasserdampf mit O2 und/oder CO2 gezielt zu den Bereichen im Reaktionsraum, also Ofeninneren, geführt wird, in dem sich die radioaktiven Abfälle befinden. Insbesondere ist vorgesehen, dass dann, wenn sich die Abfälle in einem Behälter, wie Normfass, befinden, unmittelbar Wasserdampf in den Behälter eingeführt wird, und zwar vorzugsweise über die vor Einbringen der Behälter in den Reaktionsraum eingebrachte Löcher zur Perforierung der Behälter oder über eine sonstige in die Behälterwandung eingebrachte Öffnung oder z.B. über die Öffnung des deckellosen Behälters.In particular, it can be provided that the superheated steam or superheated steam with O 2 and / or CO 2 is deliberately guided to the areas in the reaction space, ie the furnace interior, in which the radioactive waste is located. In particular, it is provided that, when the waste is in a container, such as standard keg, steam is introduced directly into the container, preferably via the introduced prior to introduction of the container into the reaction chamber holes for perforating the container or other in the container wall introduced opening or eg over the opening of the lidless container.

Des Weiteren kann der Wasserdampf gezielt innerhalb des Reaktionsraums im Kreislauf geführt werden, wodurch ein Volumenstrom erzeugt wird, der ein Mehrfaches der Einspeisung entspricht.Furthermore, the steam can be selectively recirculated within the reaction space, whereby a volume flow is generated which corresponds to a multiple of the feed.

Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Atmosphäre in dem Reaktionsraum mittels eines oder mehrerer Ventilatoren verwirbelt wird. Der bzw. die Ventilatoren können in dem Reaktionsraum mittels des eingeleiteten gasförmigen Fluids wie Wasserdampf und/oder O2 und/oder CO2 in Drehbewegung versetzt werden.The invention is also characterized in that the atmosphere in the reaction space is swirled by means of one or more fans. The fan (s) may be caused to rotate in the reaction space by means of the introduced gaseous fluid, such as water vapor and / or O 2 and / or CO 2 .

Es ist insbesondere vorgesehen, dass radioaktiver Abfall aufbereitet wird, der in einer organischen Matrix eingebettet ist, wie Bitumen, Epoxidharz, Harnstoffharz.It is specifically contemplated that radioactive waste embedded in an organic matrix, such as bitumen, epoxy, urea resin, is processed.

Es besteht auch die Möglichkeit, Abfälle in einer anorganischen Matrix wie Zement zu behandeln. Dabei erfolgt zwar kein vollständiges Pyrolysieren, also Vergasen der Matrix. Allerdings wird der Abfall aufgrund der Pyrolyse inert.It is also possible to treat waste in an inorganic matrix such as cement. Although there is no complete pyrolyzing, ie gasification of the matrix. However, the waste becomes inert due to pyrolysis.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht dadurch eingeschränkt, dass ein homogenes Vermischen der radioaktiven Abfälle mit Bitumen erfolgt war. Auch ein heterogenes Einlagern in einer Matrix kann erfolgt sein. Dies betrifft insbesondere Metalle, Baustoffe, Tierkörper oder Glas, die mit einem Matrixmaterial, wie Bitumen, übergossen sind.Of course, the invention is not limited by the fact that a homogeneous mixing of the radioactive waste with bitumen was carried out. A heterogeneous storage in a matrix may also have taken place. This applies in particular to metals, building materials, carcasses or glass, which are doused with a matrix material, such as bitumen.

Wird insbesondere das radioaktive Material mit der Matrix in einem Behälter wie einem Normfass, wie 2001-Fass, eingefüllt, so können auch Teile von größeren Lägern, sogenannten Compartments, pyrolysiert werden, die in dem Reaktionsraum auf geeigneten Aufnahmen angeordnet sind.If, in particular, the radioactive material with the matrix is filled in a container such as a standard drum, such as a 2001 drum, parts of larger warehouses, so-called compartments, which are arranged in the reaction space on suitable receptacles, can also be pyrolyzed.

Es besteht auch die Möglichkeit, vor der Pyrolyse zunächst zumindest einen Teil der Matrix zu schmelzen und zu entfernen, die sodann gesondert verbrannt wird.It is also possible to first melt and remove at least part of the matrix before the pyrolysis, which is then burned separately.

Unabhängig hiervon ist, dass bei der Verwendung von Fässern diese vor Einbringen in die Reaktionskammer perforiert werden.Regardless, when using barrels, they are perforated prior to introduction into the reaction chamber.

Die Behälter mit den eingebetteten radioaktiven Abfällen werden üblicherweise zunächst in einen abgeschirmten Beladeraum eingebracht, um in diesem mittels Manipulatoren den Behälterdeckel zu entfernen und die Perforation in die Umfangswandung einzubringen. Hierzu befinden sich die Behälter auf Trägern, mittels der die Behälter durch den Beladeraum, den nachfolgenden Reaktionsraum (Ofen) und sodann in einen nachgeordneten Sortierraum gefördert werden. Anschließend können die Träger erneut verwendet werden.The containers with the embedded radioactive waste are usually first introduced into a shielded loading space in order to remove the container lid by means of manipulators and to introduce the perforation into the circumferential wall. For this purpose, the containers are on carriers, by means of which the containers are conveyed through the loading space, the subsequent reaction space (furnace) and then into a downstream sorting space. Subsequently, the carriers can be reused.

Dabei sind die Träger, die eine Wannengeometrie aufweisen, dimensionsmäßig derart ausgebildet, dass der gesamte Inhalt der Behälter bzw. Fässer aufgenommen werden kann.In this case, the carriers, which have a tub geometry, dimensionally formed such that the entire contents of the container or barrels can be accommodated.

Innerhalb des Reaktionsraums wird eine Temperatur insbesondere im Bereich zwischen 200 °C und vorzugsweise bis 800 °C eingestellt. Dem Raum wird sodann überhitzter Wasserdampf zugeführt.Within the reaction space, a temperature is set in particular in the range between 200 ° C and preferably up to 800 ° C. The room is then supplied with superheated steam.

Erfindungsgemäß kann dem Reaktionsraum zusätzlich Sauerstoff und/oder CO2 zugeführt werden. Der Sauerstoffgehalt liegt insbesondere unterstöchiometrisch, gegebenenfalls bis maximal stöchiometrisch vor.According to the invention, oxygen and / or CO 2 can additionally be supplied to the reaction space. The oxygen content is in particular substoichiometric, optionally up to a maximum of stoichiometric.

Damit die Pyrolyse gezielt im Bereich der radioaktiven Abfälle erfolgt, ist nach einem eigenerfinderischen Vorschlag vorgesehen, dass das gasförmige Fluid wie Wasserdampf und/oder O2 und/oder CO2 im Reaktionsraum gezielt geführt wird. Hierzu können sogenannte Dampfjets eingesetzt werden, die als Düsen ausgebildet werden, über die der Wasserdampf in den Reaktionsraum eingeführt wird. Die Düsen saugen gleichzeitig Atmosphäre aus dem Reaktionsraum an, so dass ein interner Kreislauf erzeugt wird und somit ein Volumenstrom, der ein Mehrfaches der Einspeisung entspricht.So that the pyrolysis takes place deliberately in the field of radioactive waste, it is provided according to a suggestion of its own invention that the gaseous fluid, such as water vapor and / or O 2 and / or CO 2 , is deliberately guided in the reaction space. For this purpose, so-called steam jets can be used, which are formed as nozzles, through which the steam is introduced into the reaction space. The nozzles simultaneously suck atmosphere from the reaction space, so that an internal circuit is generated and thus a volume flow which corresponds to a multiple of the feed.

Die Düsen arbeiten wie Venturidüsen.The nozzles work like venturi nozzles.

Ergänzend oder alternativ besteht die Möglichkeit, Wasserdampf bzw. Wasserdampf und O2 und/oder CO2 über Düsen bzw. Sprühköpfe unmittelbar in die Behälter einzuleiten, also dort, wo sich der radioaktive Abfall befindet. Hierzu können Stangenelemente, wie Lanzen, benutzt werden, die endseitig eine das gasförmige Fluid abgebende Düse bzw. einen Sprühkopf aufweisen, der durch eine Öffnung eines Fasses in dessen Innere eingeführt wird.Additionally or alternatively, there is the possibility of water vapor or water vapor and O 2 and / or CO 2 via nozzles or spray heads directly into the containers, ie where the radioactive waste is located. For this purpose, rod elements, such as lances, can be used, which end have a gaseous fluid-emitting nozzle or a spray head, which is inserted through an opening of a barrel in the interior thereof.

Selbstverständlich bestehen weitere Möglichkeiten, um die Atmosphäre innerhalb des Reaktionsraums zu führen wie zu durchmischen. Es könnten sogar Ventilatoren verwendet werden, die von dem Wasserdampf selbst angetrieben werden.Of course, there are other ways to guide the atmosphere within the reaction space as to mix. It could even be used fans that are driven by the water vapor itself.

Von dem Reaktionsraum geht eine Abgasleitung aus, die zu einer Nachverbrennung führt. Vor Eintritt des Abgases in die Nachverbrennung wird der Anteil an oxidierbaren Substanzen bestimmt. Je höher der Anteil ist, desto höher ist der Anteil der noch nicht pyrolysierten organischen Stoffe. Dies kann z.B. mittels der Bestimmung der Wärmetönung bei der Oxidation des Abgases ermittelt werden. In Abhängigkeit von dem Anteil der organischen Stoffe kann sodann die Wasserdampfzufuhr bzw. die Temperatur in dem Reaktionsraum bzw. die Sauerstoff- bzw. CO2-Zufuhr geregelt werden.From the reaction space goes out an exhaust pipe, which leads to an afterburner. Before the exhaust gas enters the post-combustion, the proportion of oxidizable substances is determined. The higher the proportion, the higher the proportion of not yet pyrolyzed organic matter. This can be determined, for example, by determining the heat of reaction during the oxidation of the exhaust gas. Depending on the proportion of organic substances, the water vapor supply or the temperature in the reaction space or the oxygen or CO 2 supply can then be regulated.

In der Nachverbrennung selbst wird das Abgas mit Luft gemischt und verbrannt. Nach Austritt aus der Nachverbrennung wird der Sauerstoff gemessen. Dieser sollte auf einem konstanten Wert gehalten werden, wie z.B. 5 % bis 7 %, insbesondere 6 %. Um den konstanten Wert des Sauerstoffgehalts des aus der Nachverbrennung austretenden Gases einzustellen, wird entsprechend die der Nachverbrennung zugeführte Luft geregelt. Erfindungsgemäß ist sodann vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der zugeführten Luft die Temperatur und/oder Wasserdampfmengenzufuhr und/oder Sauerstoff- bzw. CO2-Zufuhr in den Reaktionsraum, also in das Ofeninnere, geregelt wird oder sogar ein Abschalten erfolgt, um z.B. die Gefahr einer Explosion auszuschließen.In the afterburning itself, the exhaust gas is mixed with air and burned. After exiting post-combustion, the oxygen is measured. This should be kept at a constant value, such as 5% to 7%, in particular 6%. In order to set the constant value of the oxygen content of the gas emerging from the afterburning, the air supplied to the afterburning is regulated accordingly. According to the invention it is then provided that, depending on the supplied air, the temperature and / or water vapor supply and / or oxygen or CO 2 supply in the reaction chamber, ie in the oven interior, is regulated or even shutdown takes place, for example, the risk to exclude an explosion.

Die Menge der der Nachverbrennung zugeführten Luft ist ein Maß für den im Pyrolysegas vorhandenen verbrennbaren Anteil wie Organik, H2, CO.The amount of air supplied to the afterburning is a measure of the combustible fraction present in the pyrolysis gas, such as organics, H 2 , CO.

Eigenerfinderisch zeichnet sich die Erfindung folglich aus durch ein Verfahren zum Regeln der dem Reaktionsraum zuzuführenden Wasserdampf und/oder O2 und/oder CO2 und/oder Temperatur im Reaktionsraums durch Bestimmung von der Nachverbrennung zuzuführender Luft, wobei Sauerstoff des der Nachverbrennung entnommenen Gases konstant oder nahezu konstant gehalten wird.Self-inventively, the invention is therefore characterized by a method for controlling the water to be supplied to the reaction space and / or O 2 and / or CO 2 and / or temperature in the reaction chamber by determining the air to be supplied to the post-combustion, wherein oxygen of the gas taken from the post-combustion constant or is kept almost constant.

Auch zeichnet sich die Erfindung durch ein Verfahren zum Regeln der dem Reaktionsraum zuzuführenden Wasserdampf und/oder O2 und/oder CO2 und/oder Temperatur im Reaktionsraum durch Bestimmung von im Pyrolysegas enthaltener brennbaren Substanz aus.Also, the invention is characterized by a method for controlling the water to be supplied to the reaction space and / or O 2 and / or CO 2 and / or temperature in the reaction chamber by determining combustible substance contained in the pyrolysis gas.

Insbesondere zeichnet sich die Erfindung eigenerfinderisch dadurch aus, dass die Regelung des dem Reaktionsraum zuzuführendem gasförmigen Fluids redundant und diversitär durchgeführt wird, also zum einen in Abhängigkeit von der der Nachverbrennung zuzuführenden Luft und zum anderen des Sauerstoffgehalts im Pyrolysegas.In particular, the invention is inventively characterized by the fact that the control of the gaseous fluid to be supplied to the reaction space is carried out redundantly and diversely, that is, on the one hand as a function of the air to be supplied to the afterburning and, on the other hand, of the oxygen content in the pyrolysis gas.

Gasförmiges Fluid beinhaltet dabei Wasserdampf und/oder O2 und/oder CO2, wobei gegebenenfalls anstelle von Wasserdampf CO2 eingesetzt werden kann.Gaseous fluid contains thereby water vapor and / or O 2 and / or CO 2, can be optionally used instead of water vapor, CO 2.

Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass in einer organischen Matrix, wie Bitumen, Epoxidharz, Harnstoffharz, eingebetteter radioaktiver Abfall aufbereitet wird.The invention is also characterized in that in an organic matrix, such as bitumen, epoxy resin, urea resin, embedded radioactive waste is processed.

Alternativ ist vorgesehen, dass in einer anorganischen Matrix, wie Zement, eingebetteter radioaktiver organischer Abfall aufbereitet wird.Alternatively, it is provided that in an inorganic matrix, such as cement, embedded radioactive organic waste is processed.

Insbesondere sieht die Erfindung vor, dass radioaktiver Abfall in ein geöffnetes, insbesondere umfangsseitig Durchbrechungen aufweisendes Gebinde, wie Behälter, insbesondere 2001-Normfass, eingebracht ist, wobei mittels eines eine Öffnung durchsetzendes einen Sprühkopf oder eine Düse aufweisendes Stangenelement, wie Lanze, Wasserdampf unmittelbar in den Bereich des radioaktiven Abfalls eingebracht wird.In particular, the invention provides that radioactive waste in an open, in particular circumferentially perforations exhibiting container, such as containers, in particular 2001 standard barrel, is introduced, wherein by means of an opening passing through a spray head or a nozzle exhibiting rod element, such as lance, water vapor directly into the area of radioactive waste is introduced.

Eine weitere Möglichkeit sieht vor, dass gasförmiges Fluid wie zumindest Wasserdampf über eine Atmosphäre aus dem Reaktionsraum ansaugende Düse, wie Venturidüse, in den Reaktionsraum eingeleitet wird.Another possibility provides that gaseous fluid, such as at least steam, is introduced into the reaction space via an atomizing nozzle, such as a Venturi nozzle, via an atmosphere from the reaction chamber.

Ergänzend oder alternativ ist vorgesehen, dass gasförmiges Fluid wie zumindest Wasserdampf innerhalb des Reaktionsraums derart geführt wird, dass gezielt radioaktiver Abfall bzw. die Matrix mit Wasserdampf beaufschlagt wird.In addition or as an alternative, it is provided that gaseous fluid, such as at least steam, is conducted within the reaction space in such a way that specifically radioactive waste or the matrix is subjected to water vapor.

Insbesondere zeichnet sich die Erfindung auch dadurch aus, dass das Abgas einer Nachverbrennung zugeführt wird, wobei vor der Nachverbrennung des Abgases dessen oxidierbarer Anteil bestimmt und in Abhängigkeit von dem oxidierbaren Anteil Zufuhr von gasförmigem Fluid wie Wasserdampf und/oder Sauerstoff- und/oder CO2-Zufuhr zu dem Reaktionsraum und/oder Temperatur im Reaktionsraum geregelt wird, wobei die Regelung auch ein Abschalten der Pyrolyse einschließt.In particular, the invention is also distinguished by the fact that the exhaust gas is supplied to an afterburning, which determined before the afterburning of the exhaust gas whose oxidizable content and depending on the oxidizable fraction supply of gaseous fluid such as water vapor and / or oxygen and / or CO 2 Supply to the reaction space and / or temperature in the reaction space is regulated, wherein the regulation also includes a shutdown of the pyrolysis.

Alternativ oder ergänzend ist insbesondere vorgesehen, dass die Nachverbrennung in einem Nachverbrennungsraum durchgeführt wird, dem das Abgas sowie Luft zugeführt wird, und dass in Abhängigkeit von im aus der Nachverbrennungskammer austretendem Gas enthaltenen Sauerstoff Luftzufuhr geregelt und in Abhängigkeit von der Luftzufuhr Wasserdampfzufuhr und/oder Sauerstoff- und/oder CO2-Zufuhr zum Reaktionsraum und/oder Temperatur im Reaktionsraum geregelt wird, wobei die Regelung auch ein Abschalten der Pyrolyse einschließt.Alternatively or additionally, it is provided in particular that the afterburning in one Nachverbrennungsraum is performed, to which the exhaust gas and air is supplied, and that regulated depending on the exiting from the post-combustion chamber gas contained oxygen supply and depending on the air supply water vapor and / or oxygen and / or CO 2 supply to the reaction space and / or temperature is controlled in the reaction space, wherein the regulation also includes a shutdown of the pyrolysis.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere auch durch eine Anordnung zur Aufbereitung von in einer Matrix eingelagerten radioaktiven Abfällen aus, umfassend einen Reaktionsraum zur Durchführung einer Pyrolyse, wobei in dem Reaktionsraum eine Atmosphäre und eine Temperatur T mit ≥ 200 °C, insbesondere T > 400 °C, bevorzugt 400 °C < T < 800 °C, einstellbar ist und wobei dem Reaktionsraum ein Beladeraum vorgeordnet und ein Sortierraum nachgeordnet ist, wobei in dem Reaktionsraum zumindest eine Einrichtung vorgesehen ist, über die die Atmosphäre innerhalb des Reaktionsraums im Kreislauf führbar ist oder Atmosphäre gezielt den radioaktiven Abfällen zuführbar ist.The invention is also characterized in particular by an arrangement for the treatment of radioactive waste stored in a matrix, comprising a reaction space for carrying out a pyrolysis, wherein in the reaction space an atmosphere and a temperature T with ≥ 200 ° C, in particular T> 400 ° C. , preferably 400 ° C <T <800 ° C, is adjustable and wherein the reaction space upstream of a loading space and a sorting chamber is arranged, wherein in the reaction space at least one means is provided, via which the atmosphere within the reaction space in the circuit is feasible or atmosphere targeted to the radioactive waste can be supplied.

Atmosphäre ist insbesondere Wasserdampfatmosphäre, der gegebenenfalls gezielt Sauerstoff und/oder Kohlendioxid zugeführt wird.Atmosphere is in particular steam atmosphere, which optionally optionally oxygen and / or carbon dioxide is supplied.

Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Wasserdampf durch CO2 ersetzt wird.Alternatively, however, there is also the possibility that the water vapor is replaced by CO 2 .

Aus Gründen der Vereinfachung wird nachstehend grundsätzlich vom Wasserdampf gesprochen, gleichwenn - wie zuvor erläutert - auch andere gasförmige Fluide die Atmosphäre bilden können.For reasons of simplification, water vapor is basically referred to below, although - as explained above - other gaseous fluids can also form the atmosphere.

Die Einrichtung kann eine Düse sein, über die von außen dem Reaktionsraum Wasserdampf bei gleichzeitigem Ansaugen von Wasserdampfatmosphäre aus dem Reaktionsraum zuführbar ist. Das Venturiprinzip wird benutzt.The device may be a nozzle via which water vapor can be supplied from the outside to the reaction space with simultaneous aspiration of steam atmosphere from the reaction space. The venturi principle is used.

Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Einrichtung ein Stangenkörper, wie Lanze, mit Düse und/oder Sprühkopf ist, über die bzw. den die radioaktiven Abfälle gerichtet mit Wasserdampf beaufschlagt werden.Alternatively, there is the possibility that the device is a rod body, such as lance, with nozzle and / or spray head, via which the radioactive waste directed to be subjected to water vapor.

Ein Durchmischen bzw. Verwirbeln der im Reaktionsraum vorhandenen Atmosphäre mittels eines oder mehrerer Ventilatoren ist gleichfalls möglich.Mixing or swirling the atmosphere present in the reaction space by means of one or more fans is also possible.

Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass der Reaktionsraum einen Anschluss für dem Reaktionsraum zuzuführenden Sauerstoff und/oder Kohlendioxid in vorzugsweise unterstöchiometrischer, gegebenenfalls bis maximal stöchiometrischer Menge aufweist. Dieser Anschluss kann derjenige sein, über den Wasserdampf dem Reaktionsraum zugeführt wird.The invention is also characterized in that the reaction space has a connection for the reaction space to be supplied oxygen and / or carbon dioxide in preferably substoichiometric, optionally up to a maximum stoichiometric amount. This connection may be the one via which water vapor is supplied to the reaction space.

Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Reaktionsraum mit einer Abgasverbrennungskammer verbunden ist, der eine Messeinrichtung zur Bestimmung oxidierbarer Bestandteile in dem Abgas vorgeordnet und/oder eine Messeinrichtung zur Bestimmung von aus der Nachverbrennungskammer austretendem Gas enthaltenen Sauerstoff nachgeordnet ist, wobei über die Messeinrichtung der Nachverbrennungskammer zuzuleitende Luftmenge geregelt wird, die ihrerseits Regelgröße für dem Reaktionsraum zuzuführendem gasförmigen Fluid und/oder einzustellende Temperatur im Reaktionsraum ist.There is also the possibility that the reaction chamber is connected to an exhaust gas combustion chamber, which is preceded by a measuring device for determining oxidizable constituents in the exhaust gas and / or downstream of a measuring device for determining the oxygen contained in the post-combustion chamber, wherein the post-combustion chamber is controlled regulated amount of air, which in turn is controlled variable for the reaction space zuzuführendem gaseous fluid and / or temperature to be set in the reaction chamber.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.For more details, advantages and features of the invention will become apparent not only from the claims, the features to be taken these features - alone and / or in combination - but also from the following description of the drawing to be taken preferred embodiments.

Es zeigen:

  • 1 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung zum Aufbereiten von radioaktiven Abfällen,
  • 2 eine erste Ausführungsform zum Zuführen von Wasserdampf in einen Reaktionsraum,
  • 3 eine zweite Ausführungsform einer Wasserdampfzuführung in einen Reaktionsraum,
  • 4 eine dritte Ausführungsform einer Wasserdampfzuführung in einen Reaktionsraum,
  • 5 eine vierte Ausführungsform einer Wasserdampfzuführung in einen Reaktionsraum,
  • 6 eine fünfte Ausführungsform einer Wasserdampfzuführung in einen Reaktionsraum,
  • 7 einen ersten Regelkreis und
  • 8 einen zweiten Regelkreis.
Show it:
  • 1 a schematic diagram of an arrangement for the treatment of radioactive waste,
  • 2 a first embodiment for supplying water vapor into a reaction space,
  • 3 a second embodiment of a steam supply in a reaction space,
  • 4 A third embodiment of a steam feed into a reaction space,
  • 5 A fourth embodiment of a steam feed into a reaction space,
  • 6 A fifth embodiment of a steam feed into a reaction space,
  • 7 a first control loop and
  • 8th a second control loop.

In 1 ist rein prinzipiell eine Anlage oder Anordnung 10 zur Aufbereitung von in einer Matrix eingelagerten radioaktiven Abfällen mittels Pyrolyse dargestellt. Dabei wird die Erfindung anhand einer Hydropyrolyse beschrieben, also einer Pyrolyse mit Wasserdampf. Anstelle von Wasserdampf kann jedoch auch CO2 verwendet werden. Aus Gründen der Vereinfachung wird jedoch nachstehend von Wasserdampf gesprochen, gleichwenn insoweit Wasserdampf auch als Synonym für CO2 zu verstehen ist.In 1 is purely a plant or arrangement in principle 10 for the treatment of stored in a matrix radioactive waste by pyrolysis. The invention is described with reference to a hydropyrolysis, ie a pyrolysis with water vapor. However, CO 2 can also be used instead of steam. However, for reasons of simplification, water vapor will be referred to below, although insofar as steam is also to be understood as a synonym for CO 2 .

Der Anordnung 10 umfasst einen, einen Reaktionsraum 40 zur Verfügung stellenden, Ofen 12, in dem die Hydropyrolyse durchgeführt wird. Der Ofen 12 wird auf eine Temperatur zwischen vorzugsweise 400°C und 800°C aufgeheizt. Über nachstehend beschriebene Zuleitungen wird in den Ofen 12 sodann überhitzter Wasserdampf eingeleitet, wobei der Wasserdampf beim Einleiten eine Temperatur besitzt, die der im Ofeninneren entsprechen sollte. Dem Pyrolyseofen 12 ist ein Beladeraum 14 vorgeordnet und ein Sortierraum 16 nachgeordnet, die beide abgeschirmt sind.The arrangement 10 includes one, a reaction space 40 providing, oven 12 in which the hydropyrolysis is carried out. The oven 12 is heated to a temperature between preferably 400 ° C and 800 ° C. About the feed lines described below is in the oven 12 thereupon superheated steam introduced, the water vapor at the introduction has a temperature which should correspond to that in the furnace interior. The pyrolysis stove 12 is a loading space 14 upstream and a sorting room 16 downstream, which are both shielded.

Insbesondere ist der Ofen 12 derart ausgelegt, dass zumindest gleichzeitig für zumindest vier Fässer 18 eine Hydropyrolyse durchgeführt werden kann.In particular, the oven 12 designed so that at least at the same time for at least four barrels 18 a hydropyrolysis can be carried out.

Im Ausführungsbeispiel sind die aufzubereitenden radioaktiven Abfälle in einer Matrix eingebettet, die sich in Fässern 18 befindet, ohne dass hierdurch eine Einschränkung der erfindungsgemäßen Lehre erfolgt. Andere organische Matrixmaterialien oder sogar anorganische Matrixmaterialien kommen gleichfalls in Frage. Die entsprechend befüllten Fässer 18 werden in einem Vorraum 20 auf wannenförmigen Trägern 22 positioniert, um sodann in dem Beladeraum mittels Manipulatoren 24, 26 perforiert zu werden. Auch wird der obere Deckel entfernt.In the exemplary embodiment, the radioactive waste to be reprocessed are embedded in a matrix that is in barrels 18 is located, without causing a limitation of the teaching of the invention. Other organic matrix materials or even inorganic matrix materials are also suitable. The correspondingly filled barrels 18 be in an anteroom 20 on trough-shaped supports 22 positioned to then in the loading space by means of manipulators 24 . 26 to be perforated. Also, the upper lid is removed.

Entsprechend geöffnete und perforierte Behälter 28 werden sodann mittels eines Förderers durch den Beladeraum 14 den Innenraum 40 des Ofens 12, also in den Reaktionsraum transportiert, in dem die Hydropyrolyse durchgeführt wird.Correspondingly opened and perforated containers 28 are then conveyed through the loading space by means of a conveyor 14 the interior 40 of the oven 12 , So transported into the reaction space in which the hydropyrolysis is carried out.

Gegebenenfalls besteht auch die Möglichkeit, zuvor die Matrix zu schmelzen, um sodann den Behälter in den Ofen 12 zu fördern. Das geschmolzene Matrixmaterial wird gesondert verbrannt.Optionally, it is also possible to previously melt the matrix, then the container in the oven 12 to promote. The molten matrix material is burned separately.

Oberhalb des Ofens 12 befindet sich eine Wasserdampfzuleitung 30, von der Leitungen 32, 34, 36, 38 ausgehen, über die gegebenenfalls über Ventilatoren 33, 35, 37, 39 der Wasserdampf in den Ofeninnenraum 40 geführt wird. Ferner geht von dem Ofen 12 eine Abgasleitung 42 aus, über die das Pyrolysegas einer Nachverbrennung zugeführt wird.Above the oven 12 there is a steam supply line 30 , from the wires 32 . 34 . 36 . 38 go out over the possibly over fans 33 . 35 . 37 . 39 the water vapor in the oven interior 40 to be led. Further, go from the oven 12 an exhaust pipe 42 from, over which the pyrolysis gas is supplied to an afterburner.

Wichtig ist, dass der Wasserdampf nah an die radioaktiven Abfälle gelangt, damit die organischen Bestandteile pyrolysiert, also vergast werden können. Hierbei handelt es sich um organische Bestandteile, wie Salze von organischen Säuren, Komplexbildern, Ionenaustauschern etc. Die anorganischen Bestandteile reagieren mit Ausnahme der Nitrate nicht. Zu den anorganischen inerten Materialien gehören Feststoffe z.B. aus Verdampferkonzentraten, Phosphate, Sulfate oder Borate von Natrium, Calcium etc.It is important that the water vapor gets close to the radioactive waste so that the organic components can be pyrolyzed, ie gasified. These are organic components, such as salts of organic acids, complexing agents, ion exchangers, etc. The inorganic components do not react with the exception of the nitrates. Inorganic inert materials include solids e.g. from evaporator concentrates, phosphates, sulfates or borates of sodium, calcium etc.

Damit der Wasserdampf hinreichend nahe an die zu vergasenden Abfälle gelangt, sind insbesondere Maßnahmen vorgesehen, wie diese den 2 und 4 zu entnehmen sind.In order for the water vapor to reach sufficiently close to the waste to be gasified, measures are provided in particular, such as these 2 and 4 can be seen.

So besteht die Möglichkeit, über eine Lanze 44 oder ein gleichwirkendes Element, das an seinem freien Ende eine Düse oder einen Sprühkopf 46 aufweist, in das Innere des Behälters 28, also z.B. eine Öffnung der Perforation durchsetzend, unmittelbar Wasserdampf einzuleiten, wie dies der 2 zu entnehmen ist.So there is the possibility of a lance 44 or a similar element having at its free end a nozzle or a spray head 46 has, in the interior of the container 28 , So, for example, an opening of the perforation enforcing direct steam to initiate, as the 2 can be seen.

Nach dem Ausführungsbeispiel der 4 wird eine entsprechende Lanze über die von einem Deckel befreite Öffnung des Behälters 28 in dessen Inneres geführt, so dass eine unmittelbare Wasserdampfabgabe erfolgt.According to the embodiment of 4 is a corresponding lance on the freed from a lid opening of the container 28 guided in its interior, so that a direct steam discharge takes place.

Der 5 ist eine Maßnahme zu entnehmen, bei der der Wasserdampf über Öffnungen 48, 49 in den Innenraum 40 des Ofens 12 geführt wird und in dem Ofen 12 selbst über Düse 50, 51 abgegeben wird, die in etwa einer Venturidüse von der Funktion her entsprechen, d.h., dass der die Düsen 50, 51 durchströmende Wasserdampf Atmosphäre aus dem Innenraum 40 des Ofens 12 ansaugt, so dass ein Kreislauf entsteht, der durch die Pfeile 52 angedeutet ist. Somit gelangt eine große Menge an Wasserdampf in den unmittelbaren Bereich der perforierten und geöffneten Behälter 28, so dass die Pyrolyse optimal durchführbar ist.The 5 a measure can be taken in which the water vapor through openings 48 . 49 in the interior 40 of the oven 12 is guided and in the oven 12 even over the nozzle 50 . 51 is discharged, which correspond in function to a Venturi nozzle, ie, that of the nozzles 50 . 51 flowing water vapor atmosphere from the interior 40 of the oven 12 sucks, so that a cycle is created by the arrows 52 is indicated. Thus, a large amount of water vapor enters the immediate area of the perforated and opened containers 28 , so that the pyrolysis is optimally feasible.

Die Erfindung wird selbstverständlich auch dann nicht verlassen, wenn in üblicher Weise über Öffnungen 54, 56 in den Innenraum 40 des Ofens 12 Wasserdampf eingeleitet wird. Zur Unterstützung können Ventiltoren 33, 37 benutzt werden (3).Of course, the invention will not be abandoned even if in the usual way via openings 54 . 56 in the interior 40 of the oven 12 Water vapor is introduced. To support can Ventiltoren 33 . 37 to be used ( 3 ).

Gemäß 6 kann in den Ofen 12 vorhandene Atmosphäre mittels einer oder mehrerer Ventilatoren 70 verwirbelt werden. Der bzw. die Ventilatoren 70 werden in dem Ofen 12 z.B. über eine Öffnung 72 eingeleiteten Wasserdampf in Drehbewegung versetzt.According to 6 can in the oven 12 existing atmosphere by means of one or more fans 70 be swirled. The fan (s) 70 be in the oven 12 eg via an opening 72 introduced steam in rotary motion.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit, über einen nicht dargestellten Anschluss oder über den Anschluss, über den Wasserdampf in den Raum 40 eingeleitet wird, Sauerstoff oder CO2 in den Innenraum 40 (Reaktionsraum) des Ofens 12 einzuleiten. Dabei ist der Anteil des Sauerstoffs vorzugsweise unterstöchiometrisch, um die Gefahr eines Brennens bzw. einer Explosion zu vermeiden.Furthermore, there is the possibility of a connection, not shown, or via the connection, via the water vapor in the room 40 is introduced, oxygen or CO2 in the interior 40 (Reaction space) of the furnace 12 initiate. The proportion of oxygen is preferably substoichiometric in order to avoid the risk of burning or explosion.

Anhand der 7 und 8 werden Regelkreise erläutert, um die dem Innenraum 40 zuzuleitende Menge an Wasserdampf und/oder Sauerstoff und/oder Kohlendioxid bzw. die Temperatur in dem Reaktionsraum 10 einzustellen bzw. zu regeln.Based on 7 and 8th Control circuits are explained to the interior 40 to be supplied amount of water vapor and / or oxygen and / or carbon dioxide or the temperature in the reaction space 10 to adjust or regulate.

So ist in 8 rein prinzipiell der Ofen 12 dargestellt, der über die Abgasleitung 42 mit einer Nachverbrennungskammer 74 verbunden ist, der über eine Leitung 76 Luft zugeführt wird.So is in 8th purely in principle, the oven 12 represented by the exhaust pipe 42 with a post-combustion chamber 74 connected via a line 76 Air is supplied.

Der Sauerstoffgehalt des die Nachverbrennungskammer 74 verlassenden Gases (Leitung 78) wird über eine erste Messeinrichtung 80 bestimmt, wobei die Luft zuführende Leitung 76 derart eingestellt, dass der Sauerstoffgehalt des ausströmenden Gases konstant oder nahezu konstant ist. Der Sauerstoffgehalt sollte in etwa 6 % betragen. In Abhängigkeit von der der Nachverbrennungskammer 74 zugeleiteten Luftmenge wird wiederum die dem Ofen 12 zugeführte Menge an gasförmigen Fluid, also Wasserdampf, geregelt, wobei auch der Anteil an O2 und CO2 geregelt werden kann. Dies wird durch die Verbindung 84 verdeutlicht.The oxygen content of the post-combustion chamber 74 leaving gas (pipe 78 ) is via a first measuring device 80 determined, with the air supply line 76 adjusted so that the oxygen content of the effluent gas is constant or nearly constant. The oxygen content should be about 6%. Depending on the post-combustion chamber 74 in turn, the amount of air supplied to the oven 12 supplied amount of gaseous fluid, ie water vapor, regulated, whereby the proportion of O 2 and CO 2 can be controlled. This is through the connection 84 clarified.

In der zu der Nachverbrennungskammer 74 führenden Pyrolysegasleitung 52 ist eine weitere Messeinrichtung 86 vorhanden, um z.B. durch ein die Wärmetönung bei der Oxidation messenden Sensor 86 den Anteil an oxidierbaren Bestandteilen im Pyrolysegas zu bestimmen. Dieser Anteil kann gleichfalls eine Stellgröße (Verbindung 88) für dem Ofen 12 zuzuführenden Wasserdampf und/oder Sauerstoff und/oder CO2 und/oder die Einstellung der Temperatur im Ofen 12 benutzt werden.In the to the afterburning chamber 74 leading pyrolysis gas line 52 is another measuring device 86 present, for example, by the heat of the oxidation in the measuring sensor 86 determine the proportion of oxidizable constituents in the pyrolysis gas. This proportion can also be a manipulated variable (connection 88 ) for the oven 12 supplied water vapor and / or oxygen and / or CO 2 and / or the adjustment of the temperature in the furnace 12 to be used.

Insbesondere werden sowohl die der Nachverbrennungskammer 74 zuzuleitende Luftmenge als auch der Anteil der in dem Pyrolysegas enthaltenden oxidierbaren Bestandteile als Stellgrößen benutzt, so dass eine redundante diversitäre Regelung möglich ist.In particular, both the post-combustion chamber 74 the amount of air to be supplied as well as the proportion of oxidizable constituents contained in the pyrolysis gas used as control variables, so that a redundant diversified control is possible.

Eine diesbezügliche Einstellung bzw. Regelung kann auch in Abhängigkeit von dem der der Nachverbrennung zugeführten Luft erfolgen.A related adjustment or regulation can also be made in dependence on the air supplied to the post-combustion.

Nachdem die Pyrolyse durchgeführt worden ist, wird der Ofen 12 abgekühlt, um sodann die Fässer dem Sortierraum 16 zuzuführen, in dem ein Sortieren der verbliebenen anorganischen Bestandteile und ein Zerschneiden der Fässer mittels Manipulatoren 60, 62 erfolgt. Die Bestandteile werden entsprechend der ermittelten Radioaktivität an Behälter 64, 66, 68 übergeben, die nach den jeweiligen Vorschriften sodann entsorgt werden.After the pyrolysis has been carried out, the furnace becomes 12 cooled, then the barrels to the sorting room 16 in which a sorting of the remaining inorganic constituents and a cutting of the barrels by means of manipulators 60 . 62 he follows. The ingredients are added to containers according to the detected radioactivity 64 . 66 . 68 which are then disposed of according to the respective regulations.

Die wannenförmigen Träger 22 werden über eine Fördereinrichtung 70 zu dem Beladeraum 14 zur Aufnahme von neuen Fässern 18 zurückgeführt, wie sich aus der Darstellung ergibt.The tub-shaped supports 22 be through a conveyor 70 to the loading space 14 for receiving new barrels 18 attributed, as is apparent from the presentation.

Von der Erfindung wird auch erfasst, wenn anstelle von Wasserdampf CO2 zur Pyrolyse benutzt wird.The invention also covers when CO 2 is used for pyrolysis instead of steam.

Claims (16)

Verfahren zur Aufbereitung von in einer Matrix eingelagerten radioaktiven Abfällen mittels Pyrolyse, umfassend die Verfahrensschritte: - Einbringen der sich in einer Aufnahme (18, 28) befindenden radioaktiven Abfälle in einen Reaktionsraum (40), in dem eine wasserdampfhaltige Atmosphäre einer Temperatur T mit T ≥ 200 °C eingestellt ist oder wird, - Durchführung der Pyrolyse, - Abführen von Gasen (Abgas) aus dem Reaktionsraum, - Ausbringen der Aufnahmen aus dem Reaktionsraum, wobei ergänzend durchgeführt wird zumindest ein Verfahrensschritt aus der Gruppe: - Einleiten von Sauerstoff und/oder CO2 in den Reaktionsraum (40) während der Pyrolyse, in unterstöchiometrischer oder maximal stöchiometrische Menge, - Einstellen von in den Reaktionsraum (40) einzuleitendem Wasserdampf in Abhängigkeit von oxidierbarer Substanz in dem Abgas, - Einstellen von in den Reaktionsraum (40) einzuleitendem Sauerstoff und/oder CO2 in Abhängigkeit von oxidierbarer Substanz in dem Abgas, - Ausschalten der Pyrolyse in Abhängigkeit von in dem Abgas vorhandener oxidierbarer Substanz, - gezieltes Einleiten von Wasserdampf und/oder Sauerstoff und/oder CO2 in die radioaktiven Abfälle oder im Bereich von diesen, - gezieltes Führen von Wasserdampf und/oder Sauerstoff und/oder CO2 innerhalb des Reaktionsraums (40). Process for the treatment of radioactive waste stored in a matrix by means of pyrolysis, comprising the process steps: - introducing the radioactive waste contained in a receptacle (18, 28) into a reaction space (40) in which a water vapor-containing atmosphere of a temperature T with T ≥ 200 ° C is set or is - carrying out the pyrolysis, - removal of gases (exhaust gas) from the reaction space, - applying the recordings from the reaction space, wherein additionally carried out at least one process step from the group: - introducing oxygen and / or CO 2 in the reaction space (40) during the pyrolysis, in substoichiometric or maximum stoichiometric amount, - Setting in the reaction space (40) to be introduced water vapor as a function of oxidisable substance in the exhaust gas, - Setting of einzuleitendem in the reaction space (40) oxygen and / or CO 2 as a function of oxidisable substance in the exhaust gas, - Auss switching the pyrolysis as a function of oxidisable substance present in the waste gas, - targeted introduction of water vapor and / or oxygen and / or CO 2 into or in the radioactive waste, - targeted conduction of water vapor and / or oxygen and / or CO 2 within the reaction space (40). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer organischen Matrix, wie Bitumen, Epoxidharz, Harnstoffharz, eingebetteter radioaktiver Abfall aufbereitet wird.Method according to Claim 1 , characterized in that in an organic matrix, such as bitumen, epoxy resin, urea resin, embedded radioactive waste is processed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer anorganischen Matrix, wie Zement, eingebetteter radioaktiver Abfall aufbereitet wird.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that in an inorganic matrix, such as cement, embedded radioactive waste is processed. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass radioaktiver Abfall in ein geöffnetes, insbesondere in ein Durchbrechungen aufweisendes Gebinde, wie Behälter (28), insbesondere 2001-Normfass, eingebracht ist, wobei ein eine Öffnung durchsetzendes einen Sprühkopf oder eine Düse aufweisendes Stangenelement (44), wie Lanze, zumindest Wasserdampf, gegebenenfalls zusätzlich O2 und/oder CO2 in den radioaktiven Abfall eingebracht wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that radioactive waste in an open, in particular in a perforations exhibiting container, such as container (28), in particular 2001 standard drum, is introduced, wherein an opening passing through a spray head or a nozzle exhibiting Rod element (44), such as lance, at least steam, optionally additionally O 2 and / or CO 2 is introduced into the radioactive waste. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserdampf über eine Atmosphäre aus dem Reaktionsraum ansaugende Düse (50), wie Venturidüse, in den Reaktionsraum (40) eingeleitet wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that steam is introduced via an atmosphere from the reaction space sucking nozzle (50), such as venturi, in the reaction space (40). Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre im Innenraum (40) mittels zumindest eines von dem dem Innenraum zugeführten Wasserdampf angetriebenen Ventilator (70) durchmischt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the atmosphere in the interior (40) by means of at least one of the interior of the supplied water vapor driven fan (70) is mixed. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserdampf innerhalb des Reaktionsraums (40) derart geführt wird, dass gezielt radioaktiver Abfall bzw. die Matrix mit Wasserdampf beaufschlagt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that water vapor within the reaction chamber (40) is guided in such a way that specifically radioactive waste or the matrix is subjected to water vapor. Verfahren nach vorzugsweise zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas einer Nachverbrennung zugeführt wird, wobei vor der Nachverbrennung des Abgases dessen oxidierbarer Anteil bestimmt und in Abhängigkeit von dem oxidierbaren Anteil Wasserdampfzufuhr und/oder Sauerstoff- und/oder CO2-Zufuhr zu dem Reaktionsraum (40) und/oder Temperatur im Reaktionsraum geregelt wird, wobei die Regelung ein Abschalten der Pyrolyse einschließt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas is supplied to afterburning, wherein determines before the afterburning of the exhaust gas whose oxidizable fraction and depending on the oxidizable fraction of water vapor and / or oxygen and / or CO 2 supply is controlled to the reaction space (40) and / or temperature in the reaction space, wherein the regulation includes a shutdown of the pyrolysis. Verfahren nach vorzugsweise zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverbrennung in einem Nachverbrennungsraum (74) durchgeführt wird, der das Abgas sowie Luft zugeführt wird, und dass in Abhängigkeit von der Nachverbrennungskammer zugeführter Luft Wasserdampfzufuhr und/oder Sauerstoff- und/oder CO2-Zufuhr zum Reaktionsraum (40) und/oder Temperatur im Reaktionsraum geregelt wird, wobei die Regelung auch ein Abschalten der Pyrolyse einschließt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the afterburning is carried out in an afterburning space (74), to which the exhaust gas and air are supplied, and that water supply and / or oxygen and / or air are supplied as a function of the post-combustion chamber Controlled CO 2 supply to the reaction space (40) and / or temperature in the reaction chamber, the scheme also includes a shutdown of the pyrolysis. Verfahren nach zumindest Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass Regelung der dem Reaktionsraum zuzuführender Wasserdampf und/oder O2 und/oder CO2-Zufuhr und/oder Temperatur im Reaktionsraum redundant und diversitär durchgeführt wird.Method according to at least Claim 8 and 9 , characterized in that control of the reaction space to be supplied water vapor and / or O 2 and / or CO 2 supply and / or temperature in the reaction chamber is carried out redundant and diverse. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf durch CO2 ersetzt wird.Method according to at least one of Claims 1 to 10 , characterized in that the water vapor is replaced by CO 2 . Anordnung (10) zur Aufbereitung von in einer Matrix eingelagerten radioaktiven Abfällen, umfassend einen Reaktionsraum (40) zur Durchführung einer Pyrolyse, wobei in dem Reaktionsraum eine Atmosphäre und eine Temperatur T mit ≥ 200 °C, insbesondere T > 400 °C, bevorzugt 400 °C < T < 800 °C, maximal 950°C, einstellbar ist und wobei dem Reaktionsraum ein Beladeraum (14) vorgeordnet und ein Sortierraum (16) nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Reaktionsraum (40) zumindest eine Einrichtung (44, 50) vorgesehen ist, über die die Atmosphäre innerhalb des Reaktionsraums im Kreislauf führbar ist und/oder gasförmiges Fluid wie Wasserdampf und/oder CO2 und/oder O2 gezielt den radioaktiven Abfällen zuführbar ist.Arrangement (10) for the treatment of radioactive waste stored in a matrix, comprising a reaction space (40) for carrying out a pyrolysis, wherein in the reaction space an atmosphere and a temperature T with ≥ 200 ° C, in particular T> 400 ° C, preferably 400 ° C <T <800 ° C, maximum 950 ° C, is adjustable and wherein the reaction space a loading space (14) upstream and a sorting space (16) is arranged downstream, characterized in that in the reaction space (40) at least one device (44 , 50) is provided, via which the atmosphere within the reaction space in the circuit is feasible and / or gaseous fluid such as water vapor and / or CO 2 and / or O 2 targeted the radioactive waste can be supplied. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Düse (50) ist, über die von außen dem Reaktionsraum (40) gasförmiges Fluid bei gleichzeitigem Ansaugen von Atmosphäre aus dem Reaktionsraum zuführbar ist.Arrangement according to Claim 12 , characterized in that the device is a nozzle (50), via the outside of the reaction chamber (40) gaseous fluid can be supplied with simultaneous suction of atmosphere from the reaction space. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein Stangenkörper (44), wie Lanze, mit Düse (46) und/oder Sprühkopf ist, über die bzw. den die radioaktiven Abfälle gerichtet mit gasförmigem Fluid beaufschlagbar sind.Arrangement according to Claim 12 or 13 , characterized in that the device is a rod body (44), such as lance, with nozzle (46) and / or spray head over which the radioactive waste directed gaseous fluid can be acted upon. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die gasförmigen Fluide, insbesondere überhitzter Wasserdampf, über einen Anschluss dem Reaktionsraum (40) zuführbar ist, wobei über den Anschluss oder zumindest einen weiteren Anschluss Kohlendioxid und/oder Sauerstoff in unterstöchiometrischer bis maximal stöchiometrischer Menge zuführbar ist,Arrangement according to at least one of Claims 12 to 14 , characterized in that the gaseous fluids, in particular superheated steam, can be fed to the reaction space (40) via a connection, carbon dioxide and / or oxygen being able to be fed in substoichiometric to a maximum stoichiometric amount via the connection or at least one further connection, Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum (40) über eine Pyrolysegasleitung (42) mit einem Nachverbrennungsraum (74) verbunden ist, dass die Pyrolysegasleitung mit einer ersten Messeinrichtung (86) zur Bestimmung oxidierbarer Bestandteile in dem Pyrolysegas verbunden ist und/oder dass von dem Nachverbrennungsraum eine zweite Leitung (78) ausgeht, in der mittels einer zweiten Messeinrichtung (80) Sauerstoffgehalt des aus dem Nachverbrennungsraum abgeführten Gases messbar ist, dass in Abhängigkeit von dem gemessenen Sauerstoffgehalt Menge von dem Nachverbrennungsraum zugeführter Luft regelbar ist und dass Luftmenge und/oder Anteil oxidierbarer Bestandteile im Pyrolysegas Stell- bzw. Regelgröße bzw. Stell- bzw. Regelgrößen für dem Reaktionsraum zuzuführendem gasförmigen Fluid und/oder Sauerstoff und/oder Kohlendioxid ist bzw. sind.Arrangement according to at least one of Claims 12 to 15 characterized in that the reaction space (40) is connected via a pyrolysis gas line (42) to an afterburner space (74), that the pyrolysis gas line is connected to a first measuring device (86) for determining oxidizable constituents in the pyrolysis gas and / or that of the After combustion chamber, a second line (78) emanates, in which by means of a second measuring device (80) oxygen content of the discharged gas from the afterburning gas is measurable that depending on the measured oxygen content amount of the post-combustion chamber supplied air is adjustable and that air quantity and / or proportion oxidizable constituents in the pyrolysis gas control variable or control variables for the reaction space zuzuführendem gaseous fluid and / or oxygen and / or carbon dioxide is or are.
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